地震波模拟是根据给定地下介质的结构模型和相应物理参数来模拟地震波的传播过程，从而研究地震波在地下介质中的传播规律。由于模拟过程中可直观、形象、动态地显示地震波动力学和运动学传播特征，非常容易调动学生的学习兴趣和求知欲望，可以收到事半功倍的教学效果。一般来说，地震波模拟可分为物理模拟和数值模拟两种方法。物理模拟是在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的比例制作成物理模型，然后利用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行模拟；数值模拟就是利用有限差分、有限元等数值方法求解波动方程，从而获得已知模型的地震波传播。采用物理模拟方法存在费用高、选材困难等缺点，并且不适合于课堂理论教学；而数值模拟只需要一台较高计算速度的计算机就可全部解决问题，既简单方便，成本又低，且非常适合于课堂理论教学。
地震波场数值模拟方法主要有几何射线法和波动方程法。几何射线法也称为射线追踪法，其主要理论基础是，在高频近似条件下，地震波的主能量沿射线轨迹传播，即根据地震波的传播规律确定地震波在实际地层中传播的射线途径，并运用惠更斯原理和费马原理来重建射线路径，利用程函方程等计算射线的旅行时间。射线法的主要优点是概念明确、显示直观、运算方便、适应性强，缺点是旅行时的计算在一定程度上是近似的，特别是对复杂构造进行三维射线追踪时繁琐且误差较大。波动方程数值模拟方法是以弹性（粘弹性）理论及牛顿力学为基础的，求解双典型偏微分方程-波动方程为手段的一种数值模拟方法。这种方法不仅能保持地震波的运动学特征，而且还能保持地震波的动力学特征。根据地震波场数值模拟所采用的这两种不同方法的特点，我们在地震勘探原理课程讲授过程中采用波动方程弹性波数值模拟方法，这种方法的模拟结果可以使学生更好地了解地震波在传播过程中的运动学和动力学特征。目前用于波动方程数值模拟的方法主要有限差分法、有限元法、虚谱法等，在这些方法中有限差分法在计算精度、计算效率上都占有较大的优势，因此我们在数值模拟时采用了有限差分模拟方法[5]。
二、应用实例
地震波数值模拟在地震勘探原理课程教学中的应用比较广泛，在大部分的知识点讲解中都可采用数值模拟来对一些方法原理进行动态演示。在本文中主要通过两个知识点的应用来说明数值模拟方法在地震勘探原理课程教学中的效果。
（一）地震波的传播及界面处的反射、折射、透射和波形转换
在讲解地震波场的基本知识一节中，主要讲解地震波的传播特点，其中一些名词如波前、波后、球面波、平面波等，学生理解起来比较抽象，一些概念只能靠死记硬背。在讲解地震纵、横波的传播特点时，对于波在界面处发生的反射、透射、折射以及波形转换等，由于学生对波场的概念没有直观的认识，所以老师讲解起来也非常抽象和费力。在这种情况下，我们将数值模拟技术引入到课堂教学中，通过开发地震波场实时模拟软件，只需设置好模型和参数，软件将以动画的形式动态展示波场传播的全过程。
下面以两层介质为例进行说明：模型大小为600m×300m，网格大小为 ，时间采样间隔为 。模型上层纵波波速为3 000m/s，横波波速为1 732m/s，密度为1.8g/cm3；下层纵波波速为4 000m/s，横波波速为2 300m/s，密度为2.0g/cm3。图1为两层介质模型波场传播快照（t=20～100ms），从图中可见，当t=20ms时纵波和横波以震源为中心向下传播，此时由于传播时间较短，P波（纵波）和S波（横波）在图上还不能完全分清楚。当t=40ms时，从图中可以看出，由于P波波速较快传播在前，S波在后，P、S波都是以震源为圆心的同心半圆。根据波场快照很容易让学生理解波前和波后的概念。当t=40ms时，从图1（d）中可以看出，P波到达界面后发生反射和透射，同时产生转换S波。当t=80ms时，从图1（g）中可以看出，此时S波到达分界面后也发生反射和透射，同时产生转换P波。在图1（h）中对于不同类型的地震波做了相应的标识，从图中可以看出对于两层介质中弹性波传播时波场也比较复杂，有直达P和S波、透射P和S波、反射P和S波、PS转换波和SP转换波。由于上述波场较为复杂，在学生认识波场特征时容易混淆，鉴于这种情况，我们对于数值模拟技术做了相应的改进，在模拟过程中对P波和S波进行了分离，图2为两层模型t=90ms时分离后的P波和S波波场快照，从图2中可以看出分离后的波场快照波场更加清晰，学生在认识波场传播特性时也会更加容易理解和掌握。
（二）瑞雷波传播特性
瑞雷波方法是近年来发展较为迅速的一种工程地球物理方法，在讲解瑞雷波传播特点时主要是通过其传播速度、能量衰减和频散特点等三个方面展开的。由于瑞雷波属于面波，与纵、横波所属的体波相比其传播特点有较大的差别。在瑞雷波传播特性这一节课程的讲解过程中，我们就充分运用了数值模拟方法[6]。图3为均匀半空间模型下利用数值模拟方法获得的t=260ms时瑞雷波波场传播快照，其中模型参数为：纵波速度 =1000ms，横波速度 =577m/s，密度 =2.0g/cm3。从图3中可以看出，瑞雷波沿地表传播，其传播速度和横波波速比较接近。从波场传播快照中计算可得瑞雷波的传播速度为 531m/s，而模型中已知的横波速度为 =577m/s，瑞雷波速度和横波速度两者相比为0.92倍。由于所给模型为泊松体， 从理论上分析可知，瑞雷波传播速度和横波传播速度比值为0.92，这样通过数值模拟，就很容易将瑞雷波和横波的关系讲解清楚，学生理解起来非常方便。
而对于瑞雷波传播深度的知识点，从理论分析可知，瑞雷波的传播深度为一个波长且波的能量呈指数衰减。对于瑞雷波的这个性质，由于和体波传播特性差别较大，学生们理解起来存在一定的困难。我们通过数值模拟，从波场传播快照上就可以对这个问题给予清楚说明。从图3的快照中可以测量出瑞雷波在模型空间中的传播深度约为50m，在50m以下基本上看不到瑞雷波的存在，通过计算模拟时瑞雷波传播的最大波长为44.2m，这充分说明瑞雷波的传播深度为一个波长。为了说明瑞雷波能量呈指数衰减的问题，我们从波场快照上提取了一道瑞雷波数据并进行指数拟合，得到该模型瑞雷波的能量衰减公式为： ，其拟合曲线如图4所示。从图中可见，在深度为44.2m处能量衰减到原来的0.8%，在22.1m（即半个主波长）处能量衰减到原来的7.9%。因此，对于瑞雷波用于工程地质勘察中，通常取二分之一波长为其有效勘探深度，就可以得到较合理的解释了。
三、结论
通过以上两个实例充分说明了数值模拟方法在地震勘探原理课程讲解过程中的作用，对于学生掌握知识要点领确实有很大的帮助。通过数值模拟技术，可以将一些抽象的地震波动力学和运动学传播理论进行直观、形象、动态的展示，提高学生的学习兴趣，使学生能够较好地理解和扎实地掌握地震勘探的基本理论。
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一、多分量地震勘探技术概述
40年前，地球物理学家开始对多波地震勘探进行研究，特别是在学者证实了裂隙诱导各向异性的特征和横波分裂的存在后，地震波的各向异性就成为了学术界研究的方向和热点，同国外相比我国的地震各向异性的研究起步较晚，在进入到改革开放后才逐步发展起来。具体到多分量地震勘探技术来讲，近10多年来，主要集中在以下领域的研究拓展：
1、多分量地震勘探原理
多分量地震波的勘探原理是利用地震产生的横纵波对勘测的区域进行回波信息采集。大量的多波技术研究仍然是针对转换波采集，激发采用常规纵波震源，接收采用多分量数字检波器，以获得纵(P)波和转换(P-S)波。地震波在岩层中以球面形式传播，当遇到岩层物性界面的时候就会一部分反射，一部分发生折射进入前方的介质。反射和折射回来的信号被高灵敏度的多分量数字检波器采集并传送至中央处理器，此时就可以根据地震波在不同介质中的传播特性差异来进行分析，并利用综合解释系统来反演地下地质结构。
针对煤田勘探来讲，由横波速度比纵波速度慢可看出，对于厚度较小的同一岩层，横波从某一岩层顶传播到其岩层底所需的时间比纵波长。由于煤层厚度一般不大，因此，根据横波来分辨煤层的能力要比纵波强。理论与试验表明，综合应用纵波和横波资料可获得更准确的反映构造和岩性的参数，
2、多分量的数据采集
多波多分量地震研究首先要解决的是信息采集技术，其采集的重点是对转换波测量。目前，在三分量野外数据采集设备的研究和发展方面，已经取得了突破，多道遥测数字地震仪和多分量数字检波器相继问世。为了解决陆上静态校正问题，研究出多波微测井等技术。3D/3C地震观测普遍采用的是宽带方位块状检测系统，如今已经出现了针对转换波勘探的商业用软件。此外，针对海洋地震的三维四分量海底电缆也已经得到了广泛的应用。
3、多分量的数据处理
采集完成后就需要对多分量数据进行处理，通常资料处理包括了：整个波场的处理，如对波场进行分离；P波的时间、深度域的分析处理；P-SV波的时间、深度域的分析处理。转换波处理与P波处理十分相似，但也存在着不同，因为转换波的射线路径是不对称分布的，所以不能用P波处理技术完全分析。另外，横波的静校正量要大于纵波，这就会对VP/VS和近地表方位的各向异性分析产生影响；因为波场存在耦合，所以不能对横纵波进行绝对的分离，从而影响处理的效果。
二、多分量地震勘测技术的应用实验
以某地区的多分量二维地震勘查区为例。
1、数据的采集
为了勘测该区域的地质构造及煤层赋存情况，对该区域进行了常规二维地震勘探后又在预选区域进行了多分量地震数据采集技术应用实验。区域内的地表主要为田地、林地；激发岩层性质为黄沙、黄胶泥、泥灰砂等。按照多分量地震勘探的方法和技术要求进行多条二维地震测线数据采集。
在实验开始前首先进行了施工方案的前期论证，根据实验区域的纵波资料和测井资料设计地质模型，进行多分量地震数据的正演工作，然后根据纵波、转换波产生机理差异，进行纵波和横波联合观测系统的设计。在参考目的层深度的前提下，利用理论计算形成纵横波的反射系数与排列长度的曲线关系，从而设计出相应的最大排列长度。根据不同层面上确定的最佳数据接收窗口，可以知道纵波炮检范围在0-3000m，转换波炮检的距离为400-4500m，在此基础上设计了若干观测系统和施工参数，并进行了现场试验，以此甄选出最佳的观测系统。
如图1所示，其中一条D01测线接收的三分量地震记录。从能量分析上看，Z分量所形成的能量最强，X分量次之，Y分量能量为最小。从X分量上看，标示出的T06、T1、T2、T4层转换波最为明显，资料的质量也较高。
图1：D01测线三分量地震原始记录
2、多分量地震勘探生成的资料的处理和解释思路
对多分量地震资料的处理和解释的基本流程：1）制作合成的地震波资料记录，因为纵波在垂直方向射入不能产生转换波，所以主要根据横波测井资料制作不同的炮检距的记录，然后进行动态校对处理，最后利用叠加得到转换波的合成资料。处理情况如图2。
图2：转换波地震记录
2）波形识别与层位的对比，在合成地震记录的标定基础上，确定纵波和转换波所控制的层位。和常规的纵波地震资料相比，多分量地震资料首先应当对波形进行识别然后再对多波层位进行标定。主要采用的技术措施就是利用多波的极化特征、速度传播规律、频谱特性、振幅差异、炮检距离等相关特性对采集到的波形进行识别和分析。层位对比是纵横波资料联合解释及对岩层性质参数提取的关键问题。
3）对时间进行压缩，根据控制层位置将转换波压缩到与纵波相一致的时间尺度，通过压缩时间的对比，可以获得相应的纵波和横波之间明显的对应关系。
4）对所属的剖面属性进行计算，即对纵波、横波振幅比剖面或者泊松比等属性剖面进行计算。从图3中可以看出D01测线部分多分量时深剖面图。
图3：经时间压缩后的D01测线多分量剖面
从剖面上看，转换波剖面与纵波剖面相比，所反映的地下地质结构变化不大，但转换波剖面对目的层中的岩溶管道裂隙及一些微小构造异常等反应的较清楚。根据纵波速度与岩层构造中的孔隙度、孔隙中的流体性质有关，纵波在含气、流体层中传播，速度有所降低，导致成像不好，能量减弱，而横波在通过含气、流体层时，速度基本不受影响，因而转换波能量基本保持不变。通过纵横波剖面相互对比，并参考已知地层资料揭示的内容，证实在该段目的层中存在着裂隙发育和微小断层。
三、与单一纵波地震勘探相比多分量地震勘探应用中的优势和难点
多分量地震数据的采集和分析都是为了更好的对数据进行利用，以此达到准确勘测的目的，在解译和利用方面除了常规的层位解译外，主要的资料应用优势还包括以下几点：1）转换波对成像的质量起到了优化作用，转换波在穿过储气层、盐丘等介质时，成像有特有的优势效果。横波基本不会受到充气沉积岩的散射和衰减的干扰；2）用纵横波的振幅差异分析岩层的类型和含油气情况；3）流体描述，因为横波不受孔隙中流体性质的影响，可以识别孔隙中是否含有流体；4）采用横波分裂进行裂缝和各向异性的分析，当横波通过各向异性介质的时候，会出现分裂，形成快横波和慢横波，其偏振性、时差以及振幅差异等有益于对裂隙进行定性和定量的分析和评估； 5）横波联合对地震数据资料进行反演，以此消除单一波形对地震反演的欠缺，即利用横波信息在一定的程度上缓解只用纵波推演的多解性。
除了上述的应用优势以外，目前来说，多波地震勘探也存在着不少难题：(1)相位对比比较困难；(2)层位追踪对比存在误差；(3)“同分辨率滤波”法很难将纵、横波剖面中的相位完全对应。此外，多波地震勘探本身还存在着许多技术难点，如横波剖面的信噪比较低，处理时存在横波的静校正、共转换点的确定、VVO以及纵、横波分离等尚待研究解决的问题。
四、结论和应用前景展望
多波地震勘探解决了很多常规单一纵波勘探难于解决的地质问题，在小断层识别、储气下地层解释、纵横波剖面联合解释油气层方面和某些薄煤层地区有着自己独特的优势，而且在实际应用中，对比证明其对泥岩、砾岩、砂岩等都有较好的辨识能力，完全可以为勘探结论提供必要的参考。
特别是近10年来，随着多分量地震勘探技术在理论和仪器上的发展，多波勘探方法正在成为一种新兴的、具有广阔应用前景的勘探技术。在煤田勘探中引入多波地震勘探，将会实现从找构造为主，发展为地层地震和岩性地震，达到构造精细勘探和岩性预测，解决煤矿综合机械化开采所要求查明的地质问题，开辟地震勘探在煤层气、勘探、煤炭地下气化和矿井岩溶水防治等应用的新领域。
参考文献：
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1.引言
中国煤矿采区地震勘探技术历经将近 50 年的发展，出现了三次重大的技术飞跃，现已成为煤矿高效安全开采前构造勘探的首选技术，回顾煤矿采区地震勘探技术的发展历程，预计三维多波地震勘探技术的发展成熟，有望成为煤矿采区地震勘探技术的第四次技术飞跃，这还有待于在现有三维地震勘探技术不断发展完善的基础上，以期早日得到实质性的突破。
2. 三维地震勘测的原理
2.1 三维地震勘测原理
三维地震采是用高密度的、各种形式的面积观测系统，所以三维地震又叫面积勘探法。它是在二维地震勘测技术上发展而来的。与二维地震勘测相比，三维地震勘测获得的信息量非常丰富，且地震剖面分辨率高。
2.1.1 面积测量系统反射波时距
根据物理地震学的原理，地震波从炮点激发后，将会以球面波的形式向下继续传播。根据惠更斯原理，波遇到反射界面后，可以把反射界面上每一点看做是一个新震源，每个质点都激发球面波向前传播。对地面某个接收点 S 来说，它所接受的反射波，就是一系列来自反射界面的波的总和。
2.1.2 折曲测线观测系统反射波时距
有的地区由于地表条件限制，为了完成地震勘探任务，往往把测线布置成折曲测
线、波状测线及环行测线。这类测线的基础是弯曲测线，时距方程为 ：
（2.1）
式中，V：介质速度；H：反射界面埋藏深度； ：地震波垂直反射时间；l：炮检距。若已知激发点 和接收点S的平面坐标，则
（2.2）
（2.3）
其中， 表示激发点O的坐标， 表示接受点的坐标。可以看出，弯曲测线反射波时距曲线是一条与激发点和接收点的平面坐标有关的、复杂的空间曲线。但是，不管曲线多么复杂，只要能用数学公式模拟，就可通过解方程的方法把反射界面确定下来。
2.2 观测系统设计原理
三维观测系统主要有两大类：线束状观测系统和面积观测系统。
面积观测系统：接收点以网格形式全区密集采样分布，炮点是以较稀疏网格分布，或以相反的形式分布，它完全满足 3D 对称采样的观测系统，但缺点是费用太高，在实际生产中无法实现。线束型观测系统：接收点以一定采样间隔以一条或多条平行线的方式分布，激发点沿着炮线分布的观测系统。
2.3 叠加原理
2.3.1 水平叠加剖面
在用多次覆盖的方法采集得到的地震资料处理过程中，把共同反射点的许多道的记录经动校正并叠加起来，以提高讯噪比，压制干扰。用这种方法处理所得到的地震剖面叫水平叠加剖面。
水平叠加剖面是地震构造解释的主要是时间剖面，同时又是地震地层解释中应用最广的资料。
2.3.2 倾斜界面偏移归位的基本原理
首先，如图1所示，自激自收得到的反射信息对应的反射点位置可能来自以 1/2Vt 为半径，以自激自收点 O 为圆心的圆弧上的任一点。
根据上图可知，如果只有一道自激自收记录，而没有其它的资料来配合，那么就无法确定反射点在地下的准确位置。事实上，可以用反向射线追踪的方法来确定反射界面的位置。
3.总结
三维地震勘探是当今地震勘探的新领域和新技术，从设计、采集、处理到解释，都需要认真地分析研究各个阶段的主要矛盾，以科学、严谨的态度、务实的工作方法、保质保量地完成勘探地质任务才会取得好的地质效果。
参考文献
大湾煤矿原设计生产能力90万吨，通过技改扩能到300万t/a生产能力的矿井，是水矿股份公司千万吨扩能技改的重点工程。通过新建生产能力分别为90万t/a的中井和西井，东井进行扩建提高到120万t/a的生产能力。根据地质勘探报告显示技改区域钻孔控制程度低，大部分地质储量为C级，构造和煤层赋存情况控制程度差，为此，2006年由中国科学院地质与地球物理研究所和陕西省煤田地质局物探测量队对大湾煤矿进行了三维地震勘探。
1 三位地震勘探成果
本次勘探工作，野外数据采集共完成实验物理点90个，微测井25个，低速带观测物理点22个；三维数据线17束，共计14413物理点，三维地震补充勘探面积约为14.6km2，覆盖了东井二采区、中井、西井范围，克服了诸多技术难点，圆满完成了各项地质任务，取得以下丰富的地质成果。
1.1 煤层形态的控制
矿区煤系地层稳定，主要标志层间距变化不大，岩性岩相组合特征清楚，在垂直时间剖面上（图1）可以看到第1个较强的相位为2#煤的底板反射波，第4个相位强反射为11#煤的反射波，中间的部分连续、反射较弱的波是5、7#煤的反射波。
图1 反射波组特征
由于T2、T11波能量强、波形特征突出、稳定，全区可连续追踪对比，是本次地震勘探的主要目的波，也是地质解释主要依据，从而在局部区域可推测出T4、T9波。经过资料解释，人工编辑后，绘制了2#、4#、7#、9#、11#煤层底板等高线图。
本次三维地震勘探探明了区内2#、4#、7#、9#、11#煤层厚度变化，查明了煤系地层的起伏形态。煤层底板整体形态为一规模巨大的不对称船型向斜（二塘向斜）（图2），大湾煤矿位于向斜的中深部，向斜轴部部位于探区西南之钻孔P18-2、P8-2、P19-8一线，走向NW-SE；向斜NE翼地层较缓，倾角5～10°；SW翼地层较陡，倾角约18～25°，并被边界大断层DF1所破坏。
图2 XLN1720线地震地质剖面图
1.2 断层的控制
在地震资料解释过程中，充分利用计算机解释软件提供的三维可视化技术、方差体分析技术、立体显示等功能，自动追踪、局部放大、动态浏览。对大小断层进行了逐一连续追踪控制，大大提高了小断层的解释可靠程度（图3）。
本区解释以2#、11#煤层解释为主，根据性质、落差及空间展布规律，2#煤层共解释117条新断层 ，全部为正断层。其中落差5m以上的94条断层按其可靠程度分别进行了评价，可靠断层46条，较可靠断层48条，落差5m以下的23条。11#煤层解释的断层与2#煤层相比，新解释44条。2#煤层断层在11#不存在的有31条。在同时切断2#煤层、11#煤层的断层中，一般是切割2#煤层断距大于11煤层。在整个勘探区不尽相同，对本区较大断层作了比较分析。
勘探区断裂构造以NW―SE、NE-SW 向断层为主，间或发育E-W向断层。其中NW-SE 向断层具有规模大、沿地层走向延展、分支断层发育的特点，为控制探区的主要构造因素，其中的DF1与DF22断层构成了本探区的东西边界断层。在向斜NE翼发育与向斜轴部平行的断层，如DF101、DF62、DF43、DF26。在向斜NE翼离轴部远端，发育与轴部成放射状的断层，如DF108、DF95、DF63、DF23等。
图3 地质构造纲要图
在向斜SW翼地层明显变的陡峭，且被DF1断层切割，DF53、DF52、DF54、DF55、DF50、DF34、DF5、DF9、DF2等与DF1相交、切割，相交角度较大甚至垂直。DF22控制勘探区东部边界，在其附近构造比较复杂，DF17、DF18、DF19、DF20相交在一起。
此外区内还发育NE向的小断层，如DF99、DF83、DF85、DF75、DF43等，彼此近似平行。
总之，区内小的断层（小于10米）比较发育，是区内影响矿山井巷开拓与工作面布置的重要因素。
2 验证情况
东井二采区探采对比：首采面210201面，机、轨巷开门点实际揭露2#煤层底板标高分别为1560.713m和1551.152m；原勘察报告底板等高线为1552.463m和1541.751m.，与实际相差近10m；三维地震勘探显示为1561.441m和1552.107m，与实际相差不到1m（表1）。
原勘察地质报告中的FB23断层是一条由P补2-3和809孔控制的倾向近SN向的最大落差15m的可靠断层，三维地震勘探认为该断层不存在，重新解释了走向近SN向的DF81、DF76及DF85三条断层取代，目前已有210201机巷、补切眼进入了该勘探区，其中机巷未见断层，补切眼遇到DF81断层，地震勘探提供落差4m，实际揭露为4.5m，相差0.5m，平面距离位置相差4m。
中井探采对比：中井主斜井在施工过程中，成功根据三维地震勘探2#煤层底板等高线图推测K570―600m遇到11m落差的正断层。在K578m位置揭露了该断层，与平面距离位置相差7m，且出现大的涌水情况，经实测涌水量为12m?/h。井筒揭露的各煤层与三维地震勘探资料对比底板标高最大误差在2m之内，达到了勘探精度。
西井探采对比：由于西井煤层埋藏较深，地震数据采集较困难，地质解释较误差较大。巷道揭露各煤层，标高均出现3―5m的误差，原勘查报告误差在8―20m；对X10901首采面9#煤层分叉及合并未解析出来，造成后期地质工作被动，但对构造解释较为可靠，X10901面揭露的DF104和DF109断层，地震勘探提供落差14m和13m，实际揭露为14m和12.5m，几乎吻合，平面距离位置相差7―15m。
3 效果评价
通过对巷道揭露的地质资料验证，三维地震勘探对构造的控制比较准确、详细，主要体现在确定断层的落差、走向方向和延展长度、平面位置与实际相对吻合，比原勘查精度高，尤其对解决落差小于10m的断层判断能力有所提高，在确定煤层底板标高精度上看，三维地震勘探的精度均满足矿井建设需要，弥补了中、西井钻孔少，勘查程度低，对煤层的地质构造控制不够的缺陷，加快了大湾煤矿扩能技改工程进度，对矿井的安全生产，采掘布置提供了可靠的地质依据。
三维地震勘探是一种简便、可靠、经济、高效的勘探方法。大湾煤矿采用三维地震勘探成本约为1205万元，工期7个月，与常规勘探相比，可节省资金910万元，缩短工期23个月。即使利用常规钻探布置，对煤层的赋存情况、构造的控制程度也难达到三维地震勘探成果。
由于种种原因在解释落差小于或等于5m的断层和深部煤层的分叉及合并尚存在着一些不足，控制程度尚不尽人意，希望今后在资料处理，野外数据收集及岩性解释上有所突破，为矿井建设提供更可靠的地质依据。
4 结论
利用三维地震勘探方法，控制了区内2#、4#、7#、9#、11#各煤层的底板标高，控制上述各煤层的厚度变化趋势，控制区内落差≥5m的断层，解释地震测线上落差3m以上的断点，其平面摆动误差不超过±15m，解释断层断距误差不大于±10%，为矿井开拓设计提供了可靠的地质依据。实践证明，三维地震勘探地质成果准确、可靠、成本低、工期短，是目前矿区补充勘探了解煤层赋存形态和构造的重要手段，也是矿区实现高产、高效的前提条件，具有良好的推广前景。
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一、煤田地区构造概述
本文所研究的煤田从整体的走势上为西北方向，煤田的倾斜度为15°左右。煤田的断裂带主要为正断裂层，断裂层的走向为西北走向，煤田的总面积为40平方千米，断层的长度在10米以上。
二、我国煤田勘探工作常用的勘探方法
当煤田周围存在水系、老窑、火烧区、含水带时，通常采用健地面电磁法进行勘探。在进行巷道顶板含水层的探测时则采用全方位电磁法。这三种勘测技术是在煤田的勘探中最常使用的，但随着煤田开采的规模不断扩大，这三种勘探方式已经无法满足实际的煤矿开采，高分辨地震技术有效的弥补了以上这三种勘探方式的缺陷和不足，在功能的全面性上有了进一步的提升，在煤矿的勘探中有更好的效率和质量，成为了煤矿勘探中使用最为广泛的技术之一。
三、煤矿勘探工作现状分析
我国的煤田勘探技术从无到有只经历了十几年的发展历程，从二维的勘探方式到三维的勘探方式，在数据的收集、处理和分析技术上已经有了明显的提升，尤其是三维勘探技术的应用，对煤田开采的安全性有了显著的提升，因此受到了许多煤矿开采企业的重视。但是，当前的煤田勘测中仍然存在一些缺陷，例如工作面的布置不合理，巷道、矿井安全性能差等，这些问题都对勘探结果的精度造成了一定的影响，采取新的勘探技术保障勘探精度已经迫在眉睫。
当前，我国的煤田勘探存在一些明显的问题。首先，在观测系统的设置上，没有充分的数据支持。许多煤矿企业套用固定的观系统，在进行野外勘测时没有对相关的设备和技术进行调整，导致许多勘探设备无法真正发挥作用。其次，测量资料的准确性没有保障，在设备放置完成后时常受到随意的移动，资料的收集完成后没有进行及时的分析和处理。在激发点的布置上也缺乏合理性，许多勘测点设置在人口密集的地区，给当地人民的正常生活造成了不便。在纵横分辨率上存在很多断层和缺陷，偏移成像中反射点偏射现象严重。
四、高分辨地震技术在煤田勘探中的应用分析
（一）地震勘探数据频率决定地震采集观测技术的应用。煤田勘探技术的应用原理是根据煤田地震勘探过程中获得的数据进行地震纵横波的确定。观测区域的直径决定了地震勘测带的分辨率，而地质的厚度则决定了勘探的纵向分辨率。因此可以说煤田勘探数据对地震纵横向的分辨率起到了直接的决定作用。根据调查结果显示，煤田地震勘探数据的频率越高，地震纵横带的分辨率也越高。此外，煤田地震勘探的频率还会对数据采集系统的工作效率产生较大的影响。
（二）准确认识煤田中各种形态的采空区。与传统的勘探技术相比，高分辨率的勘探技术能够更好的区分煤田中各种形态的采空区。在煤田的勘探过程中利用高分辨地震技术能够快速的识别煤田中的断层和中间层，还能对长度大于20米的陷落带也进行有效的识别。通过对收集到的图像和信息进行辨认，可以对采空区的形态有更好的掌握。
（三）大量的接收地震波场的有效信号。高分辨率的地震技术能够结合单个频率的电磁波，接收大量的地震波信息，并通过电磁波的形式将这种信息再传递出去，再次获取煤田中的原始信息。通过这样的过程，可以确保数据的客观性和有效性。高分辨率的地震技术在煤田的勘探过程中可以对地质状态的相关信息进行充分的掌握。
（四）查明煤层中的小断层。煤田地震勘探技术的主要作用是对煤田的地质状况进行勘探。高分辨的地震勘探技术能够有效的扩大观测的范围，真实的反映出煤田的地质结构，并显示出煤田地质的三维特征。利用高分辨地震技术可以对煤田上细小的断层和走向变化进行分析，提高了地质分析的精度。在较浅的煤田或平原地区的煤田中，应用高分辨地震勘探可以使勘探的精度达到95%以上，在山区或地质较为复杂的地区，勘探的精度也可以达到70%以上。
（五）圈定陷落柱及采空区的范围。陷落柱是由于非构造变动而产生的一种地表形态。在陷落柱内存在较多破碎的石块和泥浆。当地震波穿过陷落柱时，反射波的传播速度会明显的降低，从而发生时间上的延迟。可以通过时间上的延迟来判断陷落柱的形态和范围。当前，地震波对于陷落柱的勘探还有一定的大小限制，通常只有当陷落柱的长轴大于25米时才能通过地震波检测出来。
五、高分辨地震技术对煤矿建设与生产的作用
高分辨地震技术扩大了对煤田的勘探范围，为煤田的开采提供了有效的数据保障，能够更好的指导煤矿开采工作的进行，对于煤田开采的优化有着极大的作用，还能提高煤田开采的效率和质量。通过应用高分辨地震技术，还可以对矿井开采过程中的数据进行更好的分析，从煤田的地质构造，深度等方面进行分析，确定断层、陷落柱、采空区等的位置，从而对工作面的设置进行适当的调整，是综采面的设计更加的科学，提高煤矿开采的产量。
六、煤田高分辨地震技术的发展前景
当前，煤炭仍是我国使用最为广泛的资源，在未来的30年时间里，我国的能源结构不会发生明显的变化，这意味着煤矿仍将作为我国的主要能源，这也给我国的煤矿采矿行业带来更多的挑战和机遇。煤田勘探的高分辨地震技术主要应用于浅层的煤矿勘测，能够为煤田的开采提供更全面的地质信息。未来，高分辨地震技术将获进一步的发展和完善。首先从设备方面，高分辨地震技术将逐渐实现仪器设备的数字化。与之相配套的数字化程序软件也将得到设计和使用。未来还将重点对山区构造勘探的精度和煤层的分辨率进行完善，将勘探的误差控制在15米以内，勘探的精度提高到90%以上，并且对老窑采空区、古河床、岩浆层等地质构造也进行有效的勘探。高分辨地震技术还将应用于岩性的分析中，将岩性进一步划分为发育带、富水带等。
结语：高分辨地震技术是一种以地面电磁勘探为基础的矿井全方位勘探技术，能够对媒体中的断层、陷落柱、采空区等进行有效的勘探，符合当前煤矿产业对煤田勘探的要求，能够有效的提高煤矿开采的效率和质量，并确保煤矿开采的安全，是煤矿企业在未来发展过程中应当进一步发展和重视的勘探技术。
[中图分类号] TD82 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-171-1
0 前言
改革开放以来，我国的经济取得了傲人的成就，工业和民用资源需求日益膨胀，为了适应新时期下新的需求，有很多的新型资源应运而生，但是相比于煤矿、石油等不可再生资源，新的能源也有一些弊端，不能够完全替代前者。因此，人们开始将目光转向能够发现更多资源的技术上面，三维地震勘探技术可以精确的找到自然界贮藏的煤矿资源，大大提高了勘探效率和准确率，为我国煤矿勘探贡献巨大。笔者从事煤矿勘探行业，对三维地震勘探技术有着深入的认识，就以下三个方面入手，对三维地震勘探技术的应用谈谈自身看法。
1 什么是三维地震勘探
三维地震勘探技术分为三个内容，这三个内容都是需要计算机和相关软件来进行的，这三个内容主要分为：野外地震数据资料采集、室内地震数据处理以和地震资料的解释，只有将这三个内容完全的实施好，才能说够对煤矿勘探起到重要效果。
三维地震勘探技术在提高煤矿勘探准确率和效率上面有着杰出的效果，对于我国经济发展而言，起着十分重要的推动作用。
2 三维地震勘探技术的应用
作为目前寻找煤矿使用率极高的一种技术，三维地震勘探技术的应用已经成为了一种行业趋势，它在拥有精确定位煤矿田的同时，还能够对区域寻找煤矿的工作起着指导性作用，达到提高企业经济的效益和社会价值的效果，因此，勘探企业必须做好三维地震勘探技术涉及到的三个内容。
2.1 三维地震勘探技术应用的基础之科学的野外地震数据采集管理
三维地震勘探技术的野外地震数据采集是三维地震勘探应用的基础，其对三维地震勘探技术应用的准确性有着重要的影响，同时，三维地震野外数据采集是一种面积接收技术，它在单位面积上的工作量较多、成本较高，所以，如何确定三维地震观测地点与区域是三维地震勘探的重要工作，在确定三维地震勘探区域后，要对其地震数据采集工作进行科学的施工设计，由于工区面积大小与地下地质构造大小、埋藏深度和倾角有关，地下地质构造越大地面工区面积就越大，深度和倾角越大地面工区面积也越大。野外资料采集是三维地震工作的基础，它直接关系到三维资料的处理效果通过严格的测量工作定好测线、爆炸点与接收的位置；通过钻井工作准备好炸药埋放浅井等工作使爆炸后产生的地震波经岩层棉结反射后准确的被检波器接收，获得煤矿埋藏情况的地震记录。
2.2 室内地震数据处理之三维地震勘探技术应用的重点
对于整个三维地震勘探技术而言，野外数据的处理是非常重要的，会对整个技术产生质量上的影响。采集来的野外数据将被录入到专用的电脑中，会有专用软件对数据进行处理运算，并把不同的数据进行归类操作，取出来有效数据，摒弃无效数据或者一些对有效数据有干扰作用的数据。最后会对数据进行叠加，得出最终的结果，最终结果将会被显示成剖面图，呈现在工作者眼前。
在这个环节中，预处理方面扮演着对资料解编、对振幅进行恢复等工作，预处理工作是常规处理工作的基础工作，只有做好了预处理工作，常规处理才能达到精确的目的，而三位水平叠加作为三维偏移的基础性工作，也对三维偏移起着至关重要的作用。因此，在进行三维地震勘探数据的处理时，一定要重视这三个工作的进行，为后续工作打好基础。
2.3 开展单点地展勘探技术的应用
单点地震勘探技术是近年来提出来的一项勘探技术，其核心就是是在野外实行高密度空间采样，即点源激发、单点接收、小道距或小面元观测，对信号和噪声实行“宽进宽出”，
避免采集过程中因对付噪声而使反射信息受到污染，然后利用计算机中的数字分析方法将信噪分离，在室内进行组合，最后达到压制噪声的目的，保持反射信号原始性和丰富性。
单点地震勘探技术重要的一项核心技术就是室内组合处理技术，室内组合处理可以避免检波器组合误差，理论分析和实际数据验证单点接收、室内计算组合是提高数据质量的良好手段。
组合是限制数据质量的一个主要原因，组合可以压制噪音但也限制了动态范围。单检波
器室内组合有两个主要优点：（1）可实施适当的空间去假频滤波，校正检波器的差异、静校正问题等引起的误差。消除了高程、静校正等因素后的道集组合可以减少相邻道时差在组合时的滤波影响，由于激发接收点的密度增大，静校正的精度计算精度会提高。（2）高密度勘探炮检点不采用组合或采用小基距组合，由于高密度采集采用点激发、点接收，各个方向的信号都被真实的记录下来避免了普通采集各向组合滤波特性不同的问题，因此，更有利于解决各向异性问题。
3 地震资料的解释
地震资料解释是把经过处理的地震信息变成地质成果的过程，其是通过运用波动理论和地质知识，对勘探所在地综合地质、钻井等各项资料的分析，作出构造解释、地层解释、岩性和烃类检测解释及综合解释，并绘出有关成果图件，对工作区域作出含煤矿评价，提出钻探井位置等。这就需要三维地震勘探企业不仅要加强对勘探技术过程的严格管理与控制，同时还需要数据处理人员对数据的分析以及资料解释人员的综合分析情况，对勘探结果进行复核与审查，发现可能引起误差的数据或过程，及时进行纠正，确保勘探结果的准确性。
4 小结
综上所述，三维地震勘探技术在目前的煤矿开采工作中，得到了普遍的应用，大大的提高了煤矿勘探开采工作的准确率和效率，对我国煤矿开采行业做出了巨大的贡献，同时，间接性的推动了我国经济的发展，但是，三维地震勘探技术对技术人员有着严格的要求，只有拥有高技能水平的人员，才能够深切的认识和运用好这项技术，对此，企业应当培养和吸收这类人才，为我国经济发展做出自身应有贡献。
参考文献
自50年代末以来，现代科技成就特别突出。特别是将计算机和电子技术都应用到了三维地震勘探中去。极大地增强了勘察测试技术和数据采集技术方法的发展。三维地震的勘探逐渐从强度破坏极限状态控制向着变形极限状态控制不断地演变着，这也体现了科技的不断提高和发展，还体现着勘探技术工程界的各类信息在工作人员的意识上不断地更新，进步和发展。这也体现了三维地震勘探技术不断的发展提高，整体水平也有质的变化。
1.三维地震勘探技术概括
三维地震勘探技术是在二维地震勘探技术的基础上发展起来的。三维地震勘探技术首先需要野外地震数据的采集和整理，室内地震数据的处理以及地震资料和解剖图的分析三个步骤完成的。这三个技术不仅仅需要工作人员的记录，采集，也需要高科技的设备，如：电子计算机和勘探计数仪等，通过三维地震勘探技术能够清晰并快速的提高矿井地质技术的工作效率。三维技术的确立为我国经济的发展和地质勘探技术的研究工作奠定了基础，同时提高了我国的科学技术，也促进了经济的发展。
2.目前三维地震勘探技术应用中存在的问题
2.1监测仪表器
虽然三维地震勘探技术相对于古时代的监测仪器相对比有着明显的改善，但是在勘探仪器表的本身还存在一定的问题，例如：线性，稳定性，响应性，重复性以及操作性方面还是有着不足的地方，例如：稳定性，在矿井地质表面，可能勘探效果很不错。但是一旦深入到矿井的深部进行探测，可能会存在勘探仪器不识别或是探测的地质问题不清晰等状况。这就充分的说明了，仪器的稳定性还是有一定的缺陷。
2.2监测信息的采集不够
在勘探的过程中，某些地震勘探的工程师对于基础地质信息还是不够重视，信息的处理也需要着一些新的方法和进一步的研究。所以，在勘探人员对矿井地质进行检测的时候，一定要认真对勘探的信息以及数据做详细的记录。对本身的地质信息做以明确的判断。
3.三维地震勘探技术的应用
3.1科学的野外地震数据管理
三维地震勘探技术实际上属于面积接收技术。这种方式成本较大，三维地震勘探数据采集进行科学的施工，在工作前，要严格的定好测线，爆炸点与接收的位置。所以，现场操作仪器的工作人员必须要对记录好的数据进行严格的监控，从而保证勘探技术的顺利进行。
3.2三维地震勘探技术的应用重点
三维地震的野外数据采集后，对于数据质量的处理是勘探技术应用的重点，对勘探结果也有着重要的影响。如今是一个电子科技发达的社会，运用计算机可以很快的对整理出的数据进行编排。将有效的数据留下来，刨除无用的和干扰数据。将有用的数据进行叠加和分析，最终得到三维地震的剖析图。这就是三维地震勘探技术的应用重点。
4.三维地震勘探技术的信息的采集与分析
4.1三维地震勘探技术系统建立的原则
三维地震勘探原理就是在监测中合理的确定监测点的布置以及监测的范围。位移的监测点应该根据地质条件来判断，在变化越大的地方，勘探点应该越密集。地质变化的越明显，说明了地质勘探中的信息越不稳定，那么加大勘探点的密集程度是十分有必要的。如果在某一位置上出现了强烈的数据显示，但是没有监测点进行控制，监测不到数据或监测的数据不够清晰，准确。那么，容易造成三维地震勘探技术中的损失。也增大了矿井地质灾害的频率性。在勘探地点优化布置的基础上，也要确保勘探技术装置的稳定性和可靠性，这也是体现科学技术发展的一个重要体现。依照监测简单使用，经济合理的原则，进行对矿井地质关键区的监测。所以勘探仪器的质量好坏也是决定着三维地震勘探质量的决定性之一，也决定着矿井地质灾害发生的次数和频率。
4.2基础矿井地质信息的采集和分析
基础的地质信息的采集和分析主要包括着：地层，地质构造的信息，地形，地貌的信息以及岩体类型的信息。在地质信息的采集上，首先要了解矿井地质的类型。其次，要了解地貌和地形，要选取有代表性的地段进行三维地震勘探和分析。再就是，利用力学的模型来勘探它与哪一段地形有关。最后，就是要根据监测的数据去决定施工的方法。对于矿井的内部结构以及性质都要进行明确的分析。对于所获取的信息和资料进行充分的探讨及研究，将不足的地方及时去弥补，达到每次的监测都有所提高的效果。
5.三维地震勘探技术在矿井地质中的应用和实例分析
5.1隧道地质的大变形
在高速公路上，我们看到了许多的隧道。在已经竣工的川藏公路二郎山隧道长4176米，最大深埋达到了760余米。隧道的地质条件复杂，经过勘察表明，隧道施工的过程中，容易发生不同程度上的岩爆问题。所以，在监测的过程中，工作人员不仅要在短的时间内获取到准确的数据及信息，也要在一定程度上注意自身的安全，在保证地质不发生灾害的同时，要加强矿井地区的稳定性。
5.2山路出口的滑坡问题
在隧道建成以后，很多工程师为了应付了事，没有考虑到出口的滑坡现象。在南方阴雨天气连绵不绝，时间长了就容易产生泥石流或滑坡现象，一旦发生会造成经济上的严重损失，还可能造成安全问题。根据以往的数据表明，该滑坡在中部平台19米处，下部4米处和片石挡墙3米处已经初步形成了贯通性的滑动面，情况十分危险。根据这种情况，国家所制造的地震勘探仪器正朝着多功能，多样化，自动化，控制化的方向逐步发展着。
5.3地震中的三维勘探技术
中国从古至今发生了许多次大地震，从唐山大地震到汶川大地震，国家对防震越来越重视，对于矿井地质中的三维勘探技术也制定了比较详细的目标。各个地区的地质条件不同，所以三维勘探技术要根据每个地段进行不同程度的监测。
【结语】：综上所述，通过文章我们可以分析出三维地震勘探技术不仅仅是走形式，而是从监测仪器，勘探原理和勘探方法等各个方面下功夫。这样才会提高整体的勘探能力，监测的效果也会稳固的提升。矿井地质灾害也会逐渐的减少，人们的生活也得到了保障。国家应不断地加强科学技术，工作人员应加强三维地震勘探技术的学习，不断提高自身的水平，为我国的三维地震勘探技术开拓出美好的新篇章！
【参考文献】：
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【3】：吴晓军；三维地震勘探技术应用现状与发展【J】。石油工业技术，2009（09）。
根据以往工作成果资料分析认为,井田内断裂构造格架尚不清楚,勘探区内及附近各有一个钻孔可供利用,首采区的选择依据不充分,虽然三维地震勘探要比二维地震勘探获得高数十倍的数据量,但单位面积上的勘探成本较高,所以,目前三维地震工作多是在经钻探证实确有开发价值而二维地震勘探又难以查清地下地质情况的煤田采区使用。若在盲目进行三维地震勘探,可能造成费用的浪费或达不到预期的勘探目的。以常规的二维地震勘探方法要完成本勘探任务,需要设计物理点约3000个；而以3线1炮制线束状规则观测系统的伪三维地震勘探方法只需要物理点约700个就能达到勘探的目的。
2、数据采集方法
根据本勘探区的地质条件及仪器设备等特点,施工前开展了广泛的试验工作和低速带调查工作,较全面的了解了区内的地震地质条件和有效波、干扰波的发育情况、表浅层低速带的纵横向变化情况,最终确定以3线1炮制线束状观测系统进行施工,观测方法采用中间放炮法。观测系统的主要参数筱盖次数12次,CDP网格,5m×100m,接收道数3×96=288,接收线距200m,接收道距10m,炮点距40m,仪器采用SN388多道遥测地震仪288道全频带接收,采样间隔为1.0ms,记录长度为1.0s,检波器采用SJ60HZ检波器,组合形式:3个检波器串联。地展波的激发采用高爆速成抗水环保型震源药柱,药量一般为3Kg。激发孔均为单孔浅井,深度一般为8～15m。雷管采用地震勘探专用瞬发雷管。由于工区内断裂构造以北东东向和北东向为主,二维地展勘探
图1伪三维地震观测系统示意图
线束沿东西方向布设,共布置伪三维勘探线束10束,二维勘探测线30条,联井剖面1条,完成物理点658个。从获得的野外原始单炮记录可见,初至波组清晰,勘探目的层波组出现在400～500ms左右,有3～4组波组,其波组频率较高,波形较稳定,连续性较好,能量强。干扰波主要有声波和面波,主测线的声波和面波较发育,对有效波组造成了影响,但对目的层波组面貌并未形成较强干涉,旁测线的声波和面波出现在600ms以后,对目的层波组没有造成丝毫影响。经初步处理后,目的层波组齐全、能量强,信噪比较高,总体而言单炮记录质量良好。为以后的资料处理和解释工作提供了良好的第一手资料,同时也说明施工中采用的工作方法是可行的。
3、资料处理与解释
在数据处理过程中采用的具体流程为:①预处理,主要是空间属性的建立和道编缉；②原始资料分析,确定原始资料的有效频带约为20～150HZ,目的层有效频带50～90HZ；③静校正处理,本勘探区地形平坦,覆盖层较厚,低速带速度变化相对较大,利用初至折射静校正软件进行处理,剩余静校正通过地表一致性剩余静校正计算；④干扰波去除,对各种规则或随机噪音的去除采用两种手段,即剔道和去除规则噪音；⑤反褶积测试,采用了地表一致性反褶积法,提高了资料的信噪比和分辨率；⑥精细速度分析,得到较准确的速度场；⑦叠后偏移成像,采用一步法偏移软件OUTMIG进行,由于全区地质构造复杂,地层起伏幅度大,仅有两个钻孔,进行全区叠后偏移处理难度较大,出现局部波组复杂化,故未进行全区偏移处理；⑧修饰性处理,叠加模块获得的地震时间剖面尚残存一些水平多次波等规则干扰波和随机干扰波,利用去噪模块(FXYNAT)进行去噪,其效果良好。
4、勘探成果及勘探前后资料对比
4．1勘探成果
①查明了主可采煤层的展布特征,顶底板埋深及其起伏形态,总体表现为斜穿勘探区的向斜构造,轴向NE,两翼基本对称,此平面展布特征在各剖面图中表现亦十分明显。如LJ联井剖面该剖面由东西向测线和南北向联络线组成,穿越了康1和85～26两钻孔,其煤层的垂向分布特征清晰可见,地震地质剖面的成果与钻孔成果吻合较好,与勘探区内煤层平面展布特征相一致。
②共解释断层7条,断层展布特征以NE向为主,NW向次之,近SN向断层1条。其展布特征与区域构造基本吻合,其中落差最大的两条断层DF2、DF7。DF2。断层位于勘探区南部,最大落差达265m,断层产状:1350～1670∠750～840,区内延伸长度1700m,向南、向西延出勘探区。DF7断层位于勘探区北部,最大落差达476m,断层产状:2900～3400∠770～850,区内延伸长度3300m,向东、西延出勘探区。另外,DF1、DF3、DF4、DF5、DF6断层的最大落差分别为20m、22m、40m、30m、115m。按断层的性质分类:正断层4个,逆断层3个。按控制程度分类:可靠断层3条,较可靠断层2条,不能评价断层2条。图2为DF6断层在时间剖面上的反映,时间剖面上显示清晰,同相轴错断明显。
③主可采煤层剥蚀无煤区1处。
4.2勘探前后构造对比
勘探前,3#煤层展布形态为NE向展布,背斜构造,等高线变化均匀,两翼对称,勘探后3#煤层展布形态为NE向展布向斜构造,等高线变化扭曲相对剧烈,两翼对称。由此看来不仅勘探前后构造特征相差较大,而且局部构造亦相差甚远,说明经伪三维地震勘探后局部地质构造表现的更为清晰、直观、详细。
勘探前后断层对比,勘探后DF2与勘探前二岗
图2 DF6定断层在时间剖面上的显示
山南正断层基本吻合,勘探前确定断层落差210m,勘探后断层落差226～265m,仅在该断层的西部展布位置略有差异。勘探后DF7与勘探前正断层对应,勘探前断层落差250m,勘探后断层落差为201～463m,勘探前后DF7平面分布特征整体向东南方向偏移约300m左右,断层展布形态也略有差异。另外,在勘探后新解释断层5条,断点3处。3#煤层剥蚀无煤区1处。从以上分析可以看出,地震勘探前后3#煤层的展布特征和断裂构造发生了巨大变化,局部的细微构造特征信息更为丰富,说明伪三维地震勘探的地质效果良好。
用人工的方法，如爆炸、冲击等方式来激发、引起地壳的震动而产生地震波，通过研究地震波在地壳内的传播规律，达到查明地下地质构造和寻找有用矿藏的目的，这种人工地震方法称为地震勘探。地震勘探按照激发方式分类主要为炸药震源和非炸药震源[1]。在野外数据采集中，由于炸药震源具有能量强、干扰弱、信噪比高等优点倍受人们的青睐，因此爆破激震是地震勘探野外数据采集的重要保证。
1孔位布置
地震勘探的炮孔布设依照设计的观测系统进行，下面以卡姆斯特煤炭资源预查二维地震为例，简述孔位的布设情况（如图1所示）。本次的观测系统为:观测方式为纵波反射波中点激发，接收道数为120道，覆盖次数为30次，道间距为10m，炮点距为20m，最小偏移距为10m，最大偏移距为1190m。为获得优质的地震原始资料，对野外工作方法及采集参数要进行充分试验，以选择最佳施工方案。本区仪器开动120道，道距10m，中点激发。先进行井深试验：药量2kg，井深为3m、5m、6m、7m、8m、9m、11m、13m、15m的试验；再进行药量试验：选择最佳井深，药量分别为1、2、3和4千克。经过试验论证，最终确定为7m井深，2kg激发药量，地震反射波效果最好。
2钻具、爆破器材选择
依据工作区的地质情况，大部分区域为残丘状的剥蚀平原，因此主要采用大型车载钻机成孔，在丘陵地段采用山地钻机，煤田地震勘探一般使用50mm孔径。采用连续装药结构，每个炮孔从孔底向上连续装入2个药柱（一个药柱1kg），用正向起爆[2]，起爆药包装于靠近孔口的附近，雷管聚能穴朝向孔底，充分利用其能量以便地震反射波的向下传播的更远。为了保证成孔质量,在打孔前钻机要安置稳固，钻头应与地面保持垂直，局部地段存在流砂层，有塌孔现象,采用了边成孔边下药的方法，保证要求的孔深。地震勘探大多采用成品震源药柱，煤田地震勘探一般采用中密度、低爆速震源药柱[3]，药包底部留有一个聚能穴，使得激发能量具有方向性。采用8号电雷管（瞬发电雷管）激发震源药柱，采用SGD-SB专用爆炸机。
3爆破安全技术
在地震勘探中，装药和封孔的质量是取得良好激发效果的重要保证。由专人监孔，保证激发孔深严格按设计要求，不允许无故变动。装药开始前，爆破区要警戒，不准许无关人员进入爆破区。先进行验孔，检查孔深、孔向、水位等，每打好一个孔由监孔人员验收，合格后才允许下药；装药时震源药柱之间的丝扣要拧紧，轻拿轻放，电雷管与爆炸线的应用防水胶带缠好，电雷管插入雷管穴后用玻璃胶封死后下药。封孔一般选用带有一定湿度的矿土混合物或黄土。井炮的孔顶最好用水泥填充，封实封严。以便改善爆破效果和提高炸药利用率，来满足地震勘探闷炮激发的要求，避免发生冲天炮，使井口的土块或沙石飞溅。一切工作准备就绪后，爆破人员进入施工现场，仔细检查起爆网络的连通情况；起爆前，确认安全警戒工作完成情况；将爆破点附近的人员、设备转移到爆破安全距离，起爆由负责人员发出口令，爆破人员拉出足够长的爆破引线，连接爆炸机，完成起爆。爆破结束后检查爆破效果，是否全爆或存在盲炮，并进行相应的处理。
4小结
综上所述，可知在地震勘探野外数据采集中要获得优质的地震原始资料，爆破激震承担着重要的角色，是取得地震勘探地质成果[4]的重要前提；因此，在爆破施工过程中必须严格按照《地震勘探爆炸安全规程》运输、存储、使用有关的爆炸物品，消除安全隐患的同时，应该做到以下几点:首先，炮孔布设非常重要，保证安全第一，合理设计孔位，通过试验选择合适的孔深和药量，保证成孔质量；其次，根据地质情况的不同选用与之相适应的钻机，平原地貌一般采用大型车载钻机成孔，在丘陵、山地主要采用山地钻机；再次，封孔材料选择要合理，保证炮孔封实封严；最后，起爆程序严格按照要求进行，保证人员和设备的安全。
参考文献:
[1]%王鹏,姚和清,等.地震勘探资料采集技术[M].北京:石油工业出版社,1999(9):22-23.
[2]%汪旭光.爆破设计与施工[M].北京:冶金工业出版社,%%%%%2011,5.
煤田普查与勘探工作中，钻探工程是极其重要的勘探技术手段在勘探阶段应用尤其普遍。钻探普查在老矿区的深部和表土覆盖很厚的平原地区是勘探中最重要的技术手段。地球物理勘探确定的和经过地质预测推定的含煤区都必须依靠钻探去圈定，揭露和验证。
1.2坑探工程
坑探工程包括探井、探槽、窑、巷的调查清理。坑探工程研究表土覆盖的含煤地层，进行煤质研究与煤层取样，了解煤层的产状要素以及地质构造等，在半暴露区及暴露区都是不可缺少的。少数资源缺乏而水文地质条件、地质构造及煤层变化又特别复杂的地区，为了保证建井及生产，将施工分为勘探井、生产巷道，边探测边开采。坑探工程一般都在地质填图前施工，便于进行地表地质研究与观察提高地质图的研究程度和测绘精度。
1.3遥感地质调查
遥感地质是研究地质科学的一种新兴手段，应用在遥感技术在地质中。遥感地质调查有以下几个特点：
①遥感技术在地质调查过程中的具体应用就是像片的判读。图像摆脱了过去那种繁琐劳动实现了编录的现代化资料传导、处理、解释、成图均自动化进行。实践证明可见光和多光谱卫星象片的判读航空像片在找矿标志、动态分析、地质构造、地质填图的研究是一种有效的技术手段；
②较少受交通和自然条件的限制，具有成本低、速度快、效果好、效率高等优点能快速完成地质调查和火山、地震区、高山和海洋的调查；
③获得无记录和感知的地质信息；
④比较全面的取得地质资料，扩展地质观察的连续性，点、线间的观察也很详细，克服地面视域阻隔和其它干扰;
⑤地下和地表一定深度的地质矿产情况能客观、准确、形象地得到了解。国际常用的遥感技术有：红外遥感、电视遥感、雷达遥感、多光谱遥感、全息摄影遥感、激光遥感、摄影遥感等。
1.4高分辨率数字地震勘探技术
经过计算机的数字处理技术利用数字方式记录质量的地震信号，获得高分辨率的地震勘探效果。高分辨率数字地震勘探技术1985年至今在地震补充勘探实践中和地质综合勘探中得到不断发展和完善。在国家“六五”科技攻关重点项目“数字地震勘探技术的研究与应用”的基础上逐步创新形成的高分辨率三维数字地震勘探技术实现了从模拟地震勘探到数字地震勘探的变革，数字处理获得高分辨率震勘探效果并以数字方式记录高质量的地震信号，包括在数据采集上采用准确点位(检波点、炮点)、合适的井深、两高(高频低截滤波、高频检波器)及四小(小组合基距、小采样间隔、小药量和小道距）;数据处理上强调精确的偏移和叠加、子波长度压缩及噪声衰减，最终获得宽带的高频信号、高信噪比，使得小型煤田构造异常凸显。高大容量高速计算机的发展使三维地震勘探技术得到了迅速发展。随着人们处理地震勘探数据的增多在待开发井田的业主和煤矿中三维地震勘探技术逐渐在煤田地质勘探中广泛应用，地震补充勘探可以查出规模较小的褶皱、异常体及断层，使设计部门能够及时调整井筒位置和生产能力、改变开拓方案，优化并修改设计，修改采区设计，调整矿井边界，修改巷道位置等，如摄氏度、工作位置及走向。这些成果避免了地质资料带来的直接经济损失并且保证了高效高产矿井的高质量高速建成。一场全国性的采区地震和地震补充勘探已经兴起，目前，该项技术被许多地方煤矿业和亏损煤矿及煤矿企业承认和采用，得到广泛承认。近年来，三维地震勘探技术的提出和发展很大程度上的提高了探测小构造的程度。都是因为大容量高速计算机的发展和用户要求的逐渐提高，人们对海量的地震勘探数据可以进行处理。二维转向三维的趋势已经不容置疑，一些待开发井田的业主或煤矿开始要求进行三维地震勘探工作，那些条件较好却较旱的矿区也大受益处。三维地震勘探技术通过增大卞频波来探测更小的断居、提高分辨率解释地震勘探成果、研究总结勘探方法、完善山区地震勘探方法、进一步拓宽和发展三维勘探技术，为煤炭生产用户服务。三维地震勘探由于技术成熟度低、成本高、工作量大等因素，通过推广约束反演的使用、模型技术的广泛使用、山区三维地震问题的解决、深度或代替时间域、体积解释技术、现场实时处理的应用、多道三维地震勘探技术的开发、横纵波联合勘探的推进等一系列方法得以逐步发展完善，进一步提高精度、降低成本、提高工作效率、最大限度满足用户需求。
1.5丰富煤田地质勘探技术的多样化
选用综合勘探技术是河南省煤矿勘探的发展方向，因为在平缓平原和低山丘陵区等地区，为了提供实效又经济的综合勘探方法，首先需要了解勘探区的基本形态和构造进行地面物探，再选择合理的钻探深度进行布孔。综合勘探技术使地质勘探技术多样化的目的在于提供详细的、实用的构造图和应力场资料来提高河南省煤田地质勘探技术，为煤田地质设计、施工和开采提供最佳的开采方法和施工方向。信息技术的快速发展和煤田地质勘探技术的信息化，是由于建设信息技术神经网络、多媒体、人工智能、大容量存储和并行分布式处理方式的高新技术，现已在煤田地质勘探中推广应用。将此推广人机对话方式分析、处理、解释用和显示大量的地质勘探数据到煤田地质勘探数据处理过程中，选择相关参数作预处理并提高勘探精度。
1前言
三维地震勘探技术就是一种采用一定的规律将地震测网布置成环状的地震勘探方法。利用该种技术可以使勘察得到的目标图形更加清晰，勘察方位更加准确。随着油田的不断开发，勘探区块越来越偏远，勘探难度越来越大。常规的二维地震勘探技术已经不能满足勘探任务了，在此基础上三维地震勘探技术成功研发出来并成为目前我国甚至全球石油、天然气以及矿产生产施工前最主要的勘探方式之一。三维地震勘探技术因其获得的信息量大对于炮点和检波点之间连成的共深度点具有一定的提高作用。处理地震资料时应该将地震道集中在一起。目前，该技术作为寻找油气资源的方法应用的越来越广泛，技术也越来越成熟，该技术不仅能够对勘查区块进行详细的信息描述，还能够高效的指导油气的开发生产。三维地震勘查技术主要从三个环节来实施:采集资料、处理资料以及解释资料。在具体的施工过程中，应该重视每一个环节的处理工作，只有这样才能实现高效高质量的勘探工作。接着笔者将对这三个环节分别的进行详细的介绍。
2三维勘探技术应用环节
2．1采集资料
在勘查区块进行野外施工前应该对该区块的地形地貌、地质参数等有很清楚的认识，比如地质构造、勘查最大深度、地层倾角、岩体波速及反射波的动力学特征等，除此之外，还应该对垂直分辨率以及水平分辨率有清晰的认识。垂直分辨率对于地震数据中应保留的最高频率成份或最短信号波长起着决定性的作用。水平分辨率又称作菲涅尔带半径E，该参数与垂直双程旅行时间和反射波主频等有一定的关系;频率成分越高，菲涅尔带半径越小，采取到的分辨率越高。所以要想提高勘察的水平分辨率最直接的办法就是提高反射波的频率。
2．2三维地震资料处理
三维地震资料处理主要分为几个步骤:预先处理、常规处理、地质解释以及显示成果四部分。其中，预处理是最基础所占比例最大的工作，这对于最终的勘查质量具有一定的影响力。三维地震资料的常规处理工作主要有三维偏移及三维水平叠加。三维偏移的主要任务是尽可能的将地下倾斜界面对反射波的影响消除掉，将所得到的图像真实的回归到反射界面上，这样能够将地下构造和岩性变化情况正确的反映出来。三维水平叠加阶段的主要工作是二维速度分析、三维速度分析、三维剩余静校正、三维动校正、三维最终叠加及叠加成果显示等项工作。
2．3地震资料的解释
地震资料的解释工作主要是将勘探得到的地震信息处理成地质成果反映出来，主要应用的是一些地质知识以及波动理论，分析出勘探区块的地质钻井测井的资料，并对该区块做出合适的构造解释，最终绘制出相关的成果图，这对于工作区块的油气评价具有一定的指导意义。
3三维勘探技术发展方向
目前，我国三维勘探技术成果应用于商业开采，取得了不错的成绩，但是随着勘探难度的逐渐增大，目前的三维勘探技术肯定不能满足未来的勘探要求。为此，需要各位研究者的进一步的努力从如下几个方面加大研究完善三维勘探技术:
3．1加大万道地震采集技术研发力度
万道地震采集技术是采用万道地震仪及数字检波器进行各项采集工作包括单点激发与接收、大动态范围、多记录道数、小面元网格、全方位信息、多分量地震等。
3．2进一步的完善数据处理和数据存储技术
数据海量处理技术的完善是提高勘察精度的必要措施，在此基础上需要同步发展相关的静校正处理、组合处理、叠前时间偏移、叠前深度偏移、全三维各向异性等处理技术，全方面的来提高地下成像精度、油气分析精度以及对储层的描述精度。数据的海量存储必须进一步加大大容量的磁盘以及自动带库的研究，达到存储大量数据的要求。
3．3加大高精度精细地震解释研究工作
随着计算机技术的不断发展，解释技术越来越完善，成本也越来越低，地震勘查解释技术也不断与计算机接轨，即可以用计算机进行地震勘察后的解释工作，这大大节约了技术人员的时间及精力，大大降低了勘察成本。
3．4属性解释技术有待于进一步的发展
三维地震勘探信息丰富，得到的资料中包含振幅、相位、频率等信息，利用这些信息可提取地下岩层的厚度、岩性、结构等信息，可帮助地质人员准确的认识地下地层，提高矿体的描述精度及含油气分析精度。
4结语
三维地震勘探技术的成功应用需要三个环节的统一协调操作，每个环节都需要勘查单位进行详细的设计施工以及处理工作，这样才能保证勘探结果的准确高效。目前，我国目前虽然已经成功将三维勘探技术应用到商业开发中，但是由于我国对于该技术的研究起步较晚，还有许多问题需要解决，相信随着科技的不断进步信息化水平的不断提高，我国在三维勘探技术方面的发展必将重上一个台阶。笔者通过调研阐述了我国三维技术的原理流程及发展的前景，对于我国勘探技术的发展具有一定的推动作用。
参考文献:
［1］罗春树．不断发展的三维地震勘探技术［N］．科学时报，2007．
［2］刘丽萍．三维地震勘探技术概述［J］．测绘与勘探，2008(11)．
［3］李金柱．石油勘探新技术应用与展望［J］．石油工程，2009(04)．
